第三章 集成運算放大器放大電路

第三章集成運算放大器電路內(nèi)容概述集成運算放大器是一個集成形式的直接耦合多級放大電路，它一般由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路組成。差動放大電路是輸入級的主要結(jié)構形式，利用其電路結(jié)構的對稱性來增加對溫漂的抑制能力；電流偏置是集成運放的一大特點，用于偏置電路的電流源以鏡像電流源為基本單元電路，其改進電路有微電流源和多路電流源等形式；F007是集成運放的典型代表，了解其電路組成有利于對集成運放舉一反三?；締卧娐肥峭啾壤骱头聪啾壤?。教學內(nèi)容3.1概述3.2電流源電路3.3差動放大電路3.4集成運算放大器3.5集成運放的簡單應用電路3.1概述電路組成集成運算放大器是具有高放大倍數(shù)、高輸入電阻、低輸出電阻的多級直接耦合放大電路的集成化。集成運放內(nèi)部電路一般可分為四個組成部分，即輸入級、中間級、輸出級及偏置電路。電路組成輸入級：常采用差動放大電路，要求輸入電阻高、靜態(tài)電流小、具有一定的電壓放大能力以及抑制零點飄移的能力。中間級：一般采用有源負載的共射（共源）放大電路，要求能提供較大的電壓放大倍數(shù)。輸出級：采用射極跟隨器或互補對稱電路，要求輸出電阻小，帶負載能力強。偏置電路：常采用電流源電路，用于合理設置集成運放各級放大電路的靜態(tài)工作點。集成運算放大器的電路結(jié)構特點 一、因為硅片上不宜制作高阻值電阻，所以在集成運放中常用有源元件(晶體管或場效應管)取代電阻。 二、因為相鄰元件具有良好的對稱性，而且受環(huán)境溫度和干擾等影響后的變化也相同，所以集成運放中大量采用各種差分放大電路(輸入級)和恒流源電路(作偏置電路或有源負載)。 三、因為制作不同形式的集成電路，只是所用掩模不同。增加元器件并不增加制造工序，所以集成運放允許采用復雜的電路形式，以達到提高各方面性能的目的。 四、因為硅片上不能制作大電容，所以集成運放均采用直接耦合方式。 五、集成晶體管和場效應管因制作工藝不同，性能上有較大差異，所以在集成運放中常采用復合形式，以得到各方面性能俱佳的效果。3.2電流源電路單管電流源電路1、電路結(jié)構形式

由一個晶體管和相應的電阻組成的電流源電路。2、工作原理 如圖所示，合理選擇電路參數(shù)，使得電路滿足：I1>>IBQ，電阻R2上的電壓為單管電流源電路晶體管發(fā)射極電流為由于IC=IE，從晶體管集電極來看，該電路可以等效為一個電流源。單管電流源電路的動態(tài)電阻求該電路動態(tài)電阻，作出其微變等效電路。單管電流源電路的動態(tài)電阻求該電路動態(tài)電阻，作出其微變等效電路。電流源的動態(tài)電阻是相當大的。只要晶體管工作在放大狀態(tài)，該電路就是一個較為理想的恒流源電路。鏡像電流源電路1、電路結(jié)構形式

可分為基本鏡像電流源電路和改進型鏡像電流源電路。鏡像電流源電路2、工作原理分析T1與T2特性完全相同，且發(fā)射結(jié)電壓相等，因此基極電流和集電極電流完全相等。即有

IB1=IB2=IBIC1=IC2由于T1的UBE=UCE，故處于臨界放大狀態(tài)，IC1=βIB1成立。由電路可得只要β>>2，則有鏡像電流源電路3、電路特點

優(yōu)點：是電路結(jié)構簡單，且具有一定的溫度補償作用； 缺點：不能實現(xiàn)輸出電流與基準電流之間的比例調(diào)節(jié)。對于確定的電源電壓，當要求輸出電流較小時，必須增大電阻R的數(shù)值，這在某些情況下實現(xiàn)起來并不方便。

比例電流源電路1、電路結(jié)構形式

為了實現(xiàn)輸出電流與基準電流之間的比例調(diào)節(jié)，在兩個晶體管的發(fā)射極加上電阻。2、工作原理分析

由右圖可得UBE1+IE1RE1=UBE2+IE2RE2根據(jù)PN結(jié)的電流方程，可得發(fā)射結(jié)電壓與電流的關系

比例電流源電路2、工作原理分析考慮到T1與T2特性完全相同，則有IS1=IS2。在室溫下，若IE1與IE2相差在10倍以內(nèi)時，則有

比例電流源電路2、工作原理分析如果采用硅管，可近似認為UBE1=UBE2IE1RE1≈IE2RE2當β>>1時，有IE1≈IC1≈IR，IE2≈IC2則

微電流源電路1、電路結(jié)構形式

在集成運放電路中，往往要求提供微小電流的電流源，當電源電壓一定時，為了實現(xiàn)利用阻值較小的電阻而獲得極小的輸出電流IC2，可將比例電流源中的RE1短路。

微電流源電路2、工作原理分析

右圖可見，T2管的發(fā)射極電流為

T1、T2特性完全相同，則有 當β>>1時，有IE1≈IR，IE2≈IC2則 基準電流為

微電流源電路3、電路特點是利用較小的電阻值，可獲得微安級的電流源。改進型電流源電路一、加射極輸出器的電流源1、電路結(jié)構特點

在鏡像電流源T1管的集電極與基極之間加一只從射極輸出的晶體管T3。利用T3的電流放大作用，減小了基極電流IB1和IB2對基準電流IR的分流作用。改進型電流源電路一、加射極輸出器的電流源2、工作原理分析 由于三個晶體管特性完全相同，則有β1=β2=β3=β，而由于UBE1=UBE2，IB1=IB2=IB，因此有改進型電流源電路一、加射極輸出器的電流源2、工作原理分析 整理后可得 即使β很小，也可以使輸出電流與基準電流保持很好的鏡像關系。 在實際電路中，有時在T1和T2管的基極與地之間加電阻RE3，用來增大T3管的工作電流，此時T3管發(fā)射極電流為改進型電流源電路二、威爾遜電流源電路 由于三個晶體管特性完全相同，則有β1=β2=β3=β，由圖可得IC1=IC2IE3=IC3+IB3求解可得多路電流源電路基于鏡像電流源的多路電流源電路之一。根據(jù)電路可得則有多路電流源電路基于微電流源的多路電流源電路 晶體管特性完全相同，由圖可得UBE1+IE1RE1=UBE2+IE2RE2=UBE3+IE3RE3多路電流源電路基于微電流源的多路電流源電路當各管的發(fā)射極電流差別不大于10倍時可以近似認為IE1RE1≈IE2RE2≈IE3RE3且IE1≈IR

IE2≈IC2IE3≈IC3則IRRE1≈IC2RE2≈IC3RE3

因此，當基準電流確定以后，只要選擇合適的各發(fā)射極電阻，即可得到所需要的輸出電流。多路電流源電路多集電極管的多路電流源電路T通常為橫向PNP型管，當IB一定時，各集電極電流之比等于它們的集電區(qū)面積之比。設各集電區(qū)的面積分別為S1、S2、S3。則有：

使用中通過R值調(diào)節(jié)IB值。分析電路可得：

電流源電路與晶體管電流源類似，場效應管也可組成各種電流源電路，用于場效應管集成放大電路中的偏置電路。電流源電路是集成運放的重要組成部分之一，其主要用途是提供必要的偏置電流。分析電流源電路的依據(jù)是PN結(jié)的電流方程和基爾霍夫電流定律，分析思路是參照電路的連接關系，先確定基準電流的表達式，進而求出輸出電流與基準電流的關系。3.3

差動放大電路差動放大器零點飄移：當外界環(huán)境因素（特別是溫度）改變引起前級的靜態(tài)工作點變化時，這種變化將被逐級放大，從而造成輸出端電壓的變化。溫度變化是引起零點飄移的主要因素。采用具有對稱性的差動放大電路時抑制零點飄移的有效方法之一。基本差動放大電路1、電路組成

特點是電路結(jié)構的對稱性； 左右兩邊各為一個直接耦合的共射基本放大電路?；静顒臃糯箅娐?、抑制零點飄移的工作原理當輸入信號為零時，電路可以重畫如右圖所示。若環(huán)境溫度變化，由于電路的對稱性，溫度變化使得IB1(IC1)、IB1(IC1)產(chǎn)生相同的增量，此時，兩管集電極電壓增量也相同。由Uo=UC1-UC2可見，無論環(huán)境溫度如何變化，輸出電壓保持零值不變?；静顒臃糯箅娐?、抑制零點飄移的工作原理在正常輸入信號下，ui對于T1、T2的基極電流影響相反。例如，若ui增大，則引起IB1、IC1增大，uC1減?。灰餓B2、IC2減小，uC2增加；uC1≠uC2，uo=uC1-uC2。基本差動放大電路3、主要性能指標差模輸入信號：差動放大電路兩邊加入絕對值相等，極性相反的輸入電壓。uid=ui1-ui2

相對應的有差模輸出電壓uod共模輸入線號：差動放大電路兩邊加入大小相等，極性相同的輸入電壓。uic=1/2(ui1+ui2)

相對應的有共模輸出電壓uoc基本差動放大電路3、主要性能指標差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)共模抑制比長尾式差動放大電路1、靜態(tài)分析 當ui1=ui2=0時，由圖可得考慮到電路的對稱性，有可以解出長尾式差動放大電路2、動態(tài)分析1）差模電壓放大倍數(shù) 考慮到電路的對稱性，rbe1=rbe2，令則有長尾式差動放大電路2、動態(tài)分析1）差模電壓放大倍數(shù)

長尾式差動放大電路2、共模電壓放大倍數(shù) 差動放大電路，在輸入共模電壓時，ui1=ui2=uic，可作出共模等效電路。由下圖可得由于所以，在理想對稱條件下uoc=0即長尾式差動放大電路3、共模抑制比 在理想對稱條件下，由于Auc=0，所以為無窮大。4、差模輸入電阻 由下圖可得長尾式差動放大電路3、輸出電阻 按照輸出電阻的定義，做出其等效電路，則有Ro=2RC抑制共模信號

：Re的共模負反饋作用Re的共模負反饋作用：溫度變化所引起的變化等效為共模信號對于每一邊電路，Re=?如

T(℃)↑→IC1↑IC2↑→UE↑→IB1↓IB2↓→IC1↓IC2↓抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。為什么？差模信號作用時的動態(tài)分析差模放大倍數(shù)在任意輸入情況下合成輸出信號

ui1、ui2大小和極性是任意的。其中：uo僅與差模輸入電壓，即兩輸入電壓的差值成正比，而與共模輸入電壓大小無關。比較輸入：

ui1、ui2大小和極性是任意的。例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信號差模信號放大器只放大兩個輸入信號的差值信號—差動放大電路。這種輸入常作為比較放大來應用，在自動控制系統(tǒng)中是常見的。差動放大電路的進一步改進形式1、具有恒流源的差動放大電路 采用恒流源代替長尾式差動放大電路中的電阻RE。只要晶體管T3工作在放大區(qū)，其集電極電流IC3=IB3，若IB3保持恒定，則IC3就是一個恒定電流。

電路參數(shù)應滿足I2>>IB3，則I1≈I2，所以R2上的電壓為差動放大電路的進一步改進形式1、具有恒流源的差動放大電路 若UR2>>UBE3，則可以認為IC3為一恒定電流。差動放大電路的進一步改進形式2、具有調(diào)零功能的差動放大電路 差動放大電路在參數(shù)理想對稱情況下，當ui1=ui2=0時，uo=uc1-uc2=0。實際上，電路的兩邊可能存在著不對稱，使得零輸入時，輸出電壓uo=uc1-uc2不等于零，通常將這種情況稱為差動放大電路的失調(diào)現(xiàn)象。為了消除失調(diào)現(xiàn)象，可采用調(diào)零電路。

右圖所示為發(fā)射極調(diào)零電路。差動放大電路的進一步改進形式2、具有調(diào)零功能的差動放大電路 右圖所示為集電極調(diào)零電路。 注意：差動放大電路的調(diào)零不可能跟蹤溫度的變化，因而不能消除溫漂，只能克服失調(diào)。差動放大電路的傳輸特性電壓傳輸特性線性區(qū)：斜率為電路的差模電壓放大倍數(shù)Aud。

當輸入電壓幅值較大時，輸出電壓就會產(chǎn)生失真。

若再加大uid，則uod將趨于不變，其數(shù)值的大小取決于電源電壓UCC。差動放大電路的傳輸特性實驗及分析均表明，在靜態(tài)工作點附近，當|uid|<UT時，uod與uid的關系是線性的，其斜率是差模放大倍數(shù)，這是差動放大電路的線性工作區(qū)。當|uid|>4UT時，傳輸特性出現(xiàn)明顯的彎曲，而后趨于水平。這說明差動放大電路在大信號輸入時，具有良好的限幅特性。差動放大電路舉例在實際應用中，根據(jù)輸入端和輸出端接地情況不同，電路形式可以分為： 雙端輸入、雙端輸出電路； 雙端輸入、單端輸出電路； 單端輸入、雙端輸出電路； 單端輸入、單端輸出電路。差分輸入、雙端輸出；差分輸入、單端輸出；單端輸入、雙端輸出；單端輸入、單端輸出。差分放大電路的四種接法

在實際應用時，信號源需要有“接地”點，以避免干擾；或負載需要有“接地”點，以安全工作。

根據(jù)信號源和負載的接地情況，差分放大電路有四種接法：1.雙端輸入單端輸出由于輸入回路沒有變化，所以IEQ、IBQ、ICQ與雙端輸出時一樣。但是UCEQ1≠UCEQ2。（1）Q點分析（2）動態(tài)分析對差模信號的等效電路對共模信號的等效電路（3）雙端輸入單端輸出電路問題的討論（1）T2的Rc可以短路嗎？（2）什么情況下Ad為“＋”？（3）雙端輸出時的Ad是單端輸出時的2倍嗎？2.單端輸入雙端輸出共模輸入電壓差模輸入電壓

輸入差模信號的同時總是伴隨著共模信號輸入：在輸入信號作用下發(fā)射極的電位變化嗎？說明什么？

雙端輸出時：

單端輸出時：

(2)共模電壓放大倍數(shù)

與單端輸入還是雙端輸入無關，只與輸出方式有關：

雙端輸出時：

單端輸出時：差動放大器動態(tài)參數(shù)計算總結(jié)(1)差模電壓放大倍數(shù)與單端輸入還是雙端輸入無關，只與輸出方式有關：

(3)差模輸入電阻

不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。

(4)輸出電阻

單端輸出時雙端輸出時(5)共模抑制比

共模抑制比KCMR是差分放大器的一個重要指標?；?/p>

雙端輸出時KCMR可認為等于無窮大，

單端輸出時共模抑制比：輸入方式：

Ri均為2(Rb+rbe)；雙端輸入時無共模信號輸入，單端輸入時有共模信號輸入。輸出方式：Q點、Ad、Ac、KCMR、Ro均與之有關。【差分放大電路】下一節(jié)上一頁下一頁返回上一節(jié)差分放大電路的輸入輸出方式下一節(jié)上一頁下一頁返回上一節(jié)實用差分放大電路例3.1一雙端輸入單端輸出放大電路如圖所示，其中已知：UCC=UEE=12V，

RC=RB=10KΩ，R1=4.6KΩ，R2=4.4KΩ，R3=3.2KΩ，β1=β2=β3=β=50，T1與T2特性完全相同，試求：（1）電路的靜態(tài)工作電流ICQ1、ICQ2及電壓UCEQ1、UCEQ2

；（2）差模電壓放大倍數(shù)、差模輸入電阻、輸出電阻、共模電壓放大倍數(shù)、共模抑制比；（3）由分析結(jié)果歸納電路特點。例3.1解（1）作直流通道，分析靜態(tài)工作點。例3.1解（1）作直流通道，分析靜態(tài)工作點。例3.1解（2）動態(tài)參數(shù)分析 由于輸入回路對稱，在差模信號作用下，發(fā)射極交流接地。例3.1解（2）動態(tài)參數(shù)分析差模電壓放大倍數(shù)例3.1解（2）動態(tài)參數(shù)分析 差模輸入電阻輸出電阻

例3.1解（2）動態(tài)參數(shù)分析 共模信號作用時，恒流源的等效電阻為R’E則共模輸出電壓為共模放大倍數(shù)共模抑制比

例3.1解（3）電路特點差動放大電路在雙端輸入單端輸出時，其差模放大倍數(shù)是雙端輸入雙端輸出的一半；單端輸出時，其共模輸出電壓不能相互抵消，電路依靠恒流源提高對共模信號的抑制能力；單端輸出的輸出電阻是雙端輸出的一半。

例3.2一單端輸入單端輸出放大電路如圖所示，其中已知：UCC=UEE=15V，RB=3KΩ，

RC=RL=10KΩ，RE=8.2KΩ，β1=β2=β=80，rbe1=rbe=rbe，UBE=0.7V，試分析：（1）電路的靜態(tài)工作電流IC1、IC2及電壓UCE2

；（2）求輸出電壓的表達式。例3.2解（1）靜態(tài)分析 作直流通道，并對T2的集電極回路利用戴維寧定理進行等效變換。則有例8.2解（1）靜態(tài)分析 作直流通道，并對T2的集電極回路利用戴維寧定理進行等效變換。則有例3.2解（2）求輸出電壓的表達式 作交流等效電路。 分析此電路有解上述方程式，可得例3.2解（2）求輸出電壓的表達式 當(1+β)RE>>RB+rbe時因為例3.2解（2）求輸出電壓的表達式 求輸出電壓的表達式，可以利用其它途徑?？紤]到ui1=ui，ui2=0，則有可得例3.2解（2）求輸出電壓的表達式 求輸出電壓的表達式，可以利用其它途徑。整理得1.差分輸入、雙端輸出RcVT1VT2Rc+uoRRuIuI2+VCCVEEIR+圖4.2.16(a)

差分輸入、雙端輸出2.差分輸入、單端輸出RcVT1VT2Rc+uoRRuIuI2+VCCVEEIR+uouo

uO

約為雙端輸出的一半，即若由VT2

集電極輸出，uO

為“正”。圖4.2.16(b)

差分輸入、單端輸出3.單端輸入、雙端輸出RcVT1VT2Rc+uoRRuI+VCCVEEI+單端輸入則當共模負反饋足夠強時，三極管仍然基本工作在差分狀態(tài)，所以圖4.2.16(c)

單端輸入、雙端輸出4.單端輸入、單端輸出RcVT1VT2Rc+uoRRuI+VCCVEEI+若改從VT2

集電極輸出，則這種接法比一般的單管放大電路具有較強的抑制零漂的能力。圖4.2.16(d)

單端輸入、單端輸出結(jié)論

(1)

雙端輸出時，Ad

與單管Au基本相同；單端輸出時，Ad

約為雙端輸出時的一半。雙端輸出時，Ro=2Rc；單端輸出時，Ro=Rc

。

(2)

雙端輸出時，理想情況下，KCMR

→

；單端輸出時，共模抑制比不如雙端輸出高。

(3)

單端輸出時，可以選擇從不同的三極管輸出，而使輸出電壓與輸入電壓反相或同相。

(4)

單端輸出時，由于引入很強的共模負反饋，兩個管子仍基本工作在差分狀態(tài)。

(5)

單端輸出時，Rid

2(R+rbe)。差分放大電路四種接法的性能比較接法性能差分輸入雙端輸出差分輸入單端輸出單端輸入雙端輸出單端輸入單端輸出AdKCMR很高很高較高較高RidRo差分放大電路四種接法的性能比較接法性能差分輸入雙端輸出差分輸入單端輸出單端輸入雙端輸出單端輸入單端輸出特性

1.Ad與單管放大電路基本相同。

2.在理想情況下，KCMR∞。

3.適用于差分輸入、雙端輸出，輸入信號及負載的兩端均不接地的情況。

1.Ad

約為雙端輸出時的一半。

2.由于引入共模負反饋，仍有較高的KCMR。

3.適用于將雙端輸入轉(zhuǎn)換為單端輸出。

1.Ad與單管放大電路基本相同。

2.在理想情況下，KCMR∞。

3.適用于將單端輸入轉(zhuǎn)換為雙端輸出。

1.Ad

約為雙端輸出時的一半。

2.比單管放大電路具有較強的抑制零漂的能力。

3.適用于輸入、輸出均要求接地的情況。

4.選擇不同管子輸出，可使輸出電壓與輸入電壓反相或同相。3.4集成運算放大器集成運算放大器組成輸入級： 在一般的集成運放電路中，為了克服溫漂，輸人級幾乎毫無例外地采用差分放大電路；中間級： 為了增大放大倍數(shù)，中間級多采用共射放大電路；輸出級： 為了提高帶負載能力且具有盡可能大的不失真輸出電壓范圍，輸出級多采用互補式電壓跟隨電路；偏置電路： 偏置電路為上述各級電路提供穩(wěn)定和合適的偏置電流，決定各級的靜態(tài)工作點，一般由各種恒流源電路構成。集成運算放大器電路分立電路是由各種單個元件聯(lián)接起來的電子電路。集成電路

是把整個電路的各個元件以及相互之間的聯(lián)接同時制造在一塊半導體芯片上,組成一個不可分的整體。集成電路特點：體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、價格低。集成電路分類按集成度按導電類型按功能小、中、大和超大規(guī)模雙、單極性和兩種兼容數(shù)字和模擬

按集成度分小規(guī)模(10~100元件/片)SSI中規(guī)模(100~1000元件/片)MSI大規(guī)模(1000~10萬元件/片)LSI超大規(guī)模(>10萬元件/片)VLSI集成運放的特點（1）集成電路中不能制作大電容，故采用直接耦合方式。（2）用復雜電路實現(xiàn)高性能的放大電路，因為電路的復雜化并不帶來工藝的復雜性。（3）用有源元件替代無源元件，如用晶體管取代難于制作的大電阻。（4）集成運放相鄰元件參數(shù)具有很好的一致性，故可構成較理想的差分放大電路和電流源電路。（5）采用復合管。

集成運算放大電路，簡稱集成運放，是一個高性能的直接耦合多級放大電路。因首先用于信號的運算，故而得名。4.5.2集成運放電路的組成兩個輸入端一個輸出端

若將集成運放看成為一個“黑盒子”，則可等效為一個雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。1.電路框圖2.集成運放電路四個組成部分的作用輸入級：前置級，多采用差分放大電路。要求Ri大，Ad大，

Ac小，輸入端耐壓高。中間級：主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。輸出級：功率級，多采用準互補輸出級。要求Ro小，最大不失真輸出電壓盡可能大。偏置電路：為各級放大電路設置合適的靜態(tài)工作點。采用電流源電路。幾代產(chǎn)品中輸入級的變化最大！3.集成運算放大器符號

LM324的引腳圖:通用型集成運放F007偏置電路從圖中可以看出，從+UCC經(jīng)T12，R5和T11到+UCC

所構成的回路的電流能夠直接估算出來，因而R5中的電流為偏置電路的基準電流。T10與T11構成微電流源，而且T10的集電極電流IC10等于T9管集電極電流IC9與T3，T4的基極電流IB34之和，即IC10=IC9+IB34；偏置電路T8與T9為鏡像關系，為第一級提供靜態(tài)電流；T12與T13為鏡像關系，為第二、三級提供靜態(tài)電流。偏置電路流過R5中的電流為基準電流，則有T10與T11構成微電流源，可以求得偏置電路T12與T13構成基本鏡像電路，當β=5時，有T8與T9構成基本鏡像電路，因為 所以輸入級輸入信號ui=uiP-uiN加在T1和T2管的基極，而從T4管與T6管的集電極輸出信號。故輸人級是雙端輸人、單端輸出的差分放大電路，完成了整個電路對地輸出的轉(zhuǎn)換。T1與T2,T3與T4

管兩兩特性對稱，構成共集-共基電路，從而提高了電路的輸人電阻，并改善了頻率響應。T1與T2為縱向管，β大；T3與T4為橫向管，β小但耐壓高；輸入級T5、T6與T7管構成的電流源電路作為差分放大電路的有源負載；輸入級可承受較高的輸人電壓并具有較強的放大能力。輸入級

T5、T6與T7管構成的電流源電路不但作為有源負載，而且將T3管集電極動態(tài)電流轉(zhuǎn)換為輸出電流ΔiB16的一部分。由于電路的對稱性，當有差模信號輸入時，ΔiC3=-ΔiC4，ΔiC5≈ΔiC3，ΔiC5=ΔiC6，因而ΔiC6=-ΔiC4，所以ΔiB16=ΔiC4-ΔiC6=2ΔiC4，輸出電流加倍，當然會使電壓放大倍數(shù)增大。輸入級電流源電路還對共模信號起抑制作用，當共模信號輸人時ΔiC3=ΔiC4，由于R1=R3

，ΔiC5=ΔiC6≈ΔiC3，ΔiB16=ΔiC4-ΔiC6=0，可見，共模信號基本不傳遞到下一級，提高了整個電路的共模抑制比。中間級中間級是以T16與T17成的復合管為放大管，所形成的的共射放大電路，具有很強的放大能力。輸出級輸出級是準互補電路，T18和T19復合而成的PNP型管與NPN型管T14構成互補形式，為了彌補它們的非對稱性。在發(fā)射極加了兩個阻值不同的電阻R8和R9。

輸出級R6和R7和T15構成UBE倍增電路，為輸出級設置合適的靜態(tài)工作點，以消除交越失真。 當IR7>>IB15時，有輸出級D1和D2、R8和R9

共同構成過流保護電路。T14導通時R7上的電壓與二極管D1上的電壓之和等于T14管b-e間電壓與R9上電壓之和，即uR7+uD1=uBE14+ioR9

當io未超過額定值時，uD1<Uon，D1截至；而當io過大時，R9上電壓過大使D1導通，為T14的基極分流，從而限制了T14的發(fā)射極電流，保護了T14管。同理，D2對T18、T19管也具有保護功能。主要技術指標1、輸人失調(diào)電壓UIO及輸入失調(diào)電流IIO

輸入失調(diào)主要反映運放輸入極差動電路的對稱性。欲使靜態(tài)時輸出電壓為零，運放兩輸入端必須外加的直流補償電壓，稱之為輸人失調(diào)電壓；必須外加的直流補償電流，稱之為輸入失調(diào)電流；2、失調(diào)的溫漂 在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)，UIO隨溫度的平均變化率稱之為失調(diào)電壓溫漂，用表示。

在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)，IIO隨溫度的平均變化率稱之為失調(diào)電流溫漂，用表示。主要技術指標3、輸入偏置電流IIB

4、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)5、共模抑制比主要技術指標6、差模輸入電阻 運放兩個輸入端之間的等效動態(tài)電阻，稱之為差模輸入電阻，用Rid表示。7、輸出電阻 從運放輸出端和地之間看進去的動態(tài)等效電阻，稱之為輸出電阻，用Ro表示。8、帶寬 運放開環(huán)電壓放大倍數(shù)下降到直流電壓放大倍數(shù)的0.707倍時所對應的頻帶寬度，稱之為運放的3dB帶寬，用BW表示。 運放開環(huán)電壓放大倍數(shù)下降到1時所對應的頻帶寬度，稱之為運放的單位增益帶寬，用BWG表示。主要技術指標9、輸入電壓范圍當加在運放兩個輸入端之間的電壓差超過某一數(shù)值時，輸入級某一側(cè)的晶體管將出現(xiàn)發(fā)射結(jié)反向擊穿而不能工作。兩個輸入端之間能承受的最大電壓差，稱之為最大差模輸入電壓，用UIdmax表示。當運放輸入端所加的共模電壓超過某一數(shù)值時，使運放不能正常工作，此最大電壓值稱之為最大共模輸入電壓，用UIcmax表示。10、轉(zhuǎn)換速率 轉(zhuǎn)換速率是指運放在額定輸出電壓下，輸出電壓的最大變化率，即定義：低頻等效電路在低頻小信號下應用時，若僅分析對輸入差模電壓的放大作用，可以等效電路來描述集成運放。

其它類型的集成運放類型主要結(jié)構特點應用范圍高輸入電阻型它們的輸人級多采用超β管或場效應管適用于測量放大電路、信號發(fā)生電路或取樣一保持電路。高精度型高精度型運放具有低失調(diào)、低溫漂、低噪聲、高增益等特點，它的失調(diào)電壓和失調(diào)電流比通用型運放小兩個數(shù)量級，而開環(huán)差模增益和共模抑制比均大于10dB。適用于對微弱信號的精密測量和運算，常用于高精度的儀器設備中。高速寬帶型它的種類很多，增益帶寬多在10MHz左右，有的高達千兆；轉(zhuǎn)換速率大多在幾十伏/微秒至幾百伏/微秒，有的高達幾千伏/微秒。適用于模一數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)一模轉(zhuǎn)換器、鎖相環(huán)電路和視頻放大電路。低功耗型采用外接偏置電阻；用有源負載代替高阻值的電阻等。遙測、生物醫(yī)學、空間技術等。3.5集成運放的簡單應用電路理想運放的條件與符號理想化的條件： 開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud→∞； 差模輸入電阻rid→∞； 開環(huán)輸出電阻Ro→0； 共模抑制比KCMR→∞；理想運放的條件與符號虛短

當集成運放工作在線性區(qū)，輸出電壓為有限值，則差模輸入電壓虛斷

由于差模輸入電阻趨于無窮大，因而流進集成運放輸入端的電流也就趨于零，即理想運放的條件與符號“虛短”和“虛斷”是滿足理想化條件所表現(xiàn)的極限性質(zhì)，是集成運放應用電路能簡化分析的兩個基本假定。一是實際集成運放的差模放大倍數(shù)和輸入電阻都很大，輸出電阻很小，具備了理想化的條件；二是盡管實際運算放大器的技術指標與理想化條件存在差別，在分析時用理想運算放大器代替實際運放會引起誤差，但這種誤差在工程上是允許的，同時又能使分析過程大大簡化，因而工程上常采用這種簡化分析方法。

同相比例器信號由同相端輸入，要求兩邊的輸入回路參數(shù)對稱以減小誤差，所以R=R1//Rf。 根據(jù)“虛斷”的概念，有uiP=ui并且

同相比例器另根據(jù)“虛短”，有由此得出

同相比例器電路的電壓放大倍數(shù)電壓跟隨器

如果令Rf→0，R1→∞，則構成了電壓跟隨器。此時電壓放大倍數(shù)

(5)電壓串聯(lián)負反饋，輸入電阻高、輸出電阻低，共模輸入電壓可能較高。結(jié)論：

(1)Auf為正值，即

uo與ui

極性相同。因為ui

加在同相輸入端。

(2)Auf只與外部電阻R1、RF有關，與運放本身參數(shù)無關。

(3)Auf≥1，不能小于1。

(4)u–=u+

≠0,反相輸入端不存在“虛地”現(xiàn)象。

反相比例器信號由反相端輸入，要求兩邊的輸入回路參數(shù)對稱以減小誤差，所以R=R1//Rf。由圖可得

反相比例器 根據(jù)理想化條件的推論有：

uiP=0，uiN=uiP=0，稱此時的反相輸入端為虛地。另根據(jù)“虛斷”，i1=if，所以有 電壓放大倍數(shù)

(5)電壓并聯(lián)負反饋，輸入、輸出電阻低，

ri

=R1。共模輸入電壓低。結(jié)論：

(1)Auf為負值，即uo與ui

極性相反。因為ui

加在反相輸入端。

(2)Auf

只與外部電阻R1、RF

有關，與運放本身參數(shù)無關。

(3)|Auf

|可大于1，也可等于1或小于1。

(4)因u–=u+=0，所以反相輸入端“虛地”。兩級放大電路R1、R2、R3和A1組成同相比例器；R4、R5、R6和A2組成同相比例器。 則可得【解】uo1=－

uiRfR1uo2=－

uo12RR2RfR1=uiuo2=uo2－uo1例1：圖所示為兩級比例運算放大電路，求uo

與ui

的關系。2RfR1RfR1=ui+

ui3RfR1=ui上一題下一題返回練習題集∞－++△2Ruiuo2∞－++△RfR1Ruo1

+uo－R2R23圖1補充例題

【解】前級電路為電壓跟隨器，故

uo1=ui1

后級電路利用疊加原理分析。在uo1=ui1單獨作用時為反相